葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu)，分為外膜和內(nèi)膜，但內(nèi)膜未向內(nèi)腔折疊，內(nèi)膜以?xún)?nèi)是基粒和基質(zhì)。基粒是由基粒片層結(jié)構(gòu)薄膜組成（線(xiàn)粒體中基粒是一種蛋白質(zhì)復(fù)合體），亦稱(chēng)類(lèi)囊體，它有效地增加了葉綠體內(nèi)的膜面積。葉綠體中基粒的數(shù)量及發(fā)達(dá)程度與其進(jìn)行光合作用的強(qiáng)度大小有關(guān)，光合作用旺盛的細(xì)胞中不僅葉綠體的數(shù)量多，而且葉綠體中基粒的數(shù)量也多，每個(gè)基粒中的片層結(jié)構(gòu)薄膜的數(shù)量也多，反之亦然。

葉綠體中含有少量的DNA和RNA，線(xiàn)粒體也一樣，在葉肉細(xì)胞也能完成自我增殖，在遺傳上不完全依賴(lài)于細(xì)胞核，有一定的獨(dú)立性。

葉綠體中的色素分布在類(lèi)囊體薄膜上，完成光合作用的整個(gè)光反應(yīng)過(guò)程的色素和酶也都在片層結(jié)構(gòu)薄膜上，所以光合作用的光反應(yīng)是在基粒類(lèi)囊體的薄膜上進(jìn)行的。完成暗反應(yīng)過(guò)程的酶在葉綠體的基質(zhì)中，暗反應(yīng)過(guò)程是在葉綠體基質(zhì)中進(jìn)行的。